Question

将磷肥生产中形成的副产物石膏（CaSO₄?2H₂O）转化为硫酸钾肥料和氯化钙水合物储热材料，无论从经济效益、资源综合利用还是从环境保护角度看都具有重要意义．以下是石膏转化为硫酸钾和氯化钙的工艺流程示意图．

（1）本工艺中所用的原料除CaSO₄?2H₂O、KCl外，还需要

 

等原料
（2）写出石膏悬浊液中加入碳酸铵溶液后发生反应的离子方程式：

 

（3）过滤Ⅰ操作所得固体中，除CaCO₃外还含有

 

（填化学式）等物质，该固体可用作生产水泥的原料．
（4）过滤Ⅰ操作所得滤液是（NH₄）₂SO₄溶液．检验滤液中含有CO₃^2-的方法是：

 

．
（5）已知不同温度下K₂SO₄在100g水中达到饱和时溶解的量如下表：

温度（℃）	0	20	60
K2SO4溶解的量（g）	7.4	11.1	18.2

60℃时K₂SO₄的饱和溶液591g冷却到0℃，可析出K₂SO₄晶体

 

g
（6）氯化钙结晶水合物（CaCl₂?6H₂O）是目前常用的无机储热材料，选择的依据是

 

A、熔点较低（29℃熔化）      b、能导电        c、能制冷       d、无毒
（7）上述工艺流程中体现绿色化学理念的是：

 

．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题

分析：流程图分析：吸收环节：2NH₃+CO₂+H₂O生成碳酸铵；转化Ⅰ环节：碳酸铵和石膏悬浊液反应生成CaCO₃+（NH₄）₂SO₄，经过滤后分离；转化Ⅱ：（NH₄）₂SO₄和KCl的饱和溶液反应得到NH₄Cl和K₂SO₄经过滤Ⅱ分离；蒸氨环节的为CaO、H₂O、NH₄Cl生成为CaCl₂．6H₂O和NH₃．
（1）根据箭头的方向判断不难得出最初的原料．加入的原料箭头指向方框；箭线上面的物质为中间产物，箭头指向的产物．
流程图分析：
吸收环节：2NH₃+CO₂+H₂O生成碳酸铵；
转化Ⅰ环节：碳酸铵和石膏悬浊液反应生成CaCO₃+（NH₄）₂SO₄，经过滤后分离；
转化Ⅱ：（NH₄）₂SO₄和KCl的饱和溶液反应得到NH₄Cl和K₂SO₄经过滤Ⅱ分离；
蒸氨环节的为CaO、H₂O、NH₄Cl生成为CaCl₂．6H₂O和NH₃．
（2）根据流程图可知，石膏悬浊液中加入碳酸铵溶液后过滤，得到碳酸钙与硫酸铵；CaSO₄微溶且为悬浊液、CaCO₃不溶，所以二者在离子方程式中均不拆；然后配平即可；
（3）过滤Ⅰ操作所得固体中，除CaCO₃外还主要含有过量微溶的CaSO₄；
（4）根据碳酸根离子与酸反应能生成二氧化碳考虑；
（5）根据图表不同温度下的溶解度，结合饱和溶液质量之比等于析出晶体质量之比计算；
（6）氯化钙结晶水合物（CaCl₂?6H₂O）是目前常用的无机储热材料，是因为氯化钙结晶水合物熔点低易熔化，且无毒，与易溶于水，能导电无关；
（7）根据绿色化学的特点进行分析．碳酸钙用于制水泥原料、硫酸钙和氯化钾转化为硫酸钾和氯化钙、氨在工艺中循环使用等（原子利用率高，没有有害物质排放到环境中．

解答： 解：（1）由流程图可知，吸收环节：2NH₃+CO₂+H₂O生成碳酸铵；转化Ⅰ环节：碳酸铵和石膏悬浊液反应生成CaCO₃+（NH₄）₂SO₄，经过滤后分离；转化Ⅱ：（NH₄）₂SO₄和KCl的饱和溶液反应得到NH₄Cl和K₂SO₄经过滤Ⅱ分离；蒸氨环节的为CaO、H₂O、NH₄Cl生成为CaCl₂．6H₂O和NH₃．
故答案为：CaCO₃（或CaO）、NH₃、H₂O．        
（2）根据流程图可知，石膏悬浊液中加入碳酸铵溶液后过滤得到碳酸钙与硫酸铵，CaSO₄微溶且为悬浊液、CaCO₃不溶，所以在离子方程式中均不拆；然后配平即可；故答案为：CaSO₄+CO₃^2-=CaCO₃+SO₄^2-
（3）CaSO₄微溶且为悬浊液，故过滤Ⅰ操作所得固体中，除CaCO₃外还主要含有过量微溶的CaSO₄，故答案为：CaSO₄；
（4）碳酸根离子与酸反应能生成二氧化碳，所以可以用稀盐酸来验证碳酸根离子．
故答案为：取少量溶液，滴加稀盐酸，若有气泡产生则还含有CO₃^2-，反之则不含有CO₃^2-；
（5）根据图表不同温度下的溶解度，结合饱和溶液质量之比等于析出晶体质量之比计算，（100+18.2）：（18.2-7.4）=591：x
x=54g；
故答案为：54； 
（6）氯化钙结晶水合物（CaCl₂?6H₂O）是目前常用的无机储热材料，是因为氯化钙结晶水合物熔点低易熔化，且无毒，与易溶于水，能导电无关，
故答案为：ad；
（7）由绿色化学的特点可知，碳酸钙用于制水泥原料、硫酸钙和氯化钾转化为硫酸钾和氯化钙、氨在工艺中循环使用等（原子利用率高，没有有害物质排放到环境中）；
故答案为：碳酸钙用于制水泥原料、硫酸钙和氯化钾转化为硫酸钾和氯化钙、氨在工艺中循环使用等（原子利用率高，没有有害物质排放到环境中）．

点评：本题为工艺流程题，涉及原料、产品的判断、方程式的书写、检验、绿色化学等．做推断题时要充分利用所给的信息，结合自己已学过的知识，进行有依据性的推测，难度较大．